“Robin” aims to take robotic knee surgery to a new level

The Italian-based medical technology company Orthokey developed its robotic system “Robin” in order to support orthopedic surgeons in the operating room. Based on the LBR Med from KUKA, the system enables precise robotic-assisted surgery for total knee arthroplasty due to its navigation system.

「Robin」提升膝關節手術的精度

手術能否成功往往取決於外科醫生的經驗和技術；手術越複雜，外科醫生就越重要。醫生在人工作業時會使用機械器材，這樣既耗時又很容易出錯。憑藉「Robin」，Orthokey 開啟了一扇通往先進的電腦輔助骨科手術的大門。Robin 是一款術中機器人系統，可輔助外科醫生規劃和定位骨科植入物並進行精確的骨切除。為此，該系統需要使用患者的個人檔案以及特定的運動學和解剖學特徵。「我們在患者身上放置了多個追蹤器，可透過精度小於 1 公釐的攝影機進行觀察。這樣，外科醫生就可以在進行切除手術之前，根據每個病人的具體情況規劃植入物的正確位置，」Orthokey 產品經理 Simone Bignozzi 在解釋「Robin」背後的原理時說道。

功能和經驗決定一切

義大利博洛尼亞里佐利骨科研究所 (Istituto Ortopedico Rizzoli) 的骨科醫生 Domenico Alesi 博士特別稱讚了該系統的易用性：「『Robin』直覺且外形亮眼。所有介面都為使用者簡化了複雜的流程，使他們的工作更加輕鬆。」「Robin」還根據模組化方法，考慮到了不同的植入物製造商和醫院理念。最後，但同樣重要的是，Orthokey 的手術室解決方案依賴於高品質的組件，包括 KUKA 靈敏的輕型機器人 LBR Med。

Orthokey 的工程師們對各種機器人進行了比較，也考慮過自主研發。但隨後，KUKA 的 LBR Med 機器人進入了他們的視野，憑藉三大優勢讓他們信服，正如 Orthokey 公司「Robin」項目首席技術官 Maria Pasquini 所說：「首先，這款機械手臂已經透過認證，可以方便快捷地整合到醫療器材中，這簡化了整個系統的認證流程，使其能夠更快地推向市場。其次，擁有七個自由度以及每個關節中的感應器，可以提高機器人在手術室中的精確度和靈活性。第三，LRB Med 是一款成熟且備受認可的解決方案，配備了可靠的軟體，因此我們從一開始就能快速有效地展開工作。」

聯合開發

一開始的理念就是要設計出比同類解決方案更加簡單和小巧的系統。Orthokey 與維羅納大學合作開發了第一台樣機。「概念驗證在八個月後完成，九個月後則完成了硬體和軟體的開發。第一版產品已準備就緒，相關資料也已提交給認證機構進行產品認證。」Bignozzi 這樣描述「Robin」在手術室應用之路上的坎坷經歷。

在整個過程中，該團隊與 KUKA 的研發團隊密切合作，並從他們的經驗中獲益匪淺。「很顯然，KUKA 是一家在醫療應用領域享有盛譽的機器人公司，可以借鑒從眾多項目中取得的知識。每位團隊成員的全力以赴幫助『Robin』成功，」Pasquini 強調說。

高精度人機協作

那麼，「Robin」如何提供協助？在手術開始前，手術室工作人員會精心準備手術區域，以確保人與機器人系統之間的順暢互動。機器人系統的正確定位至關重要，這樣才能與手術團隊無縫整合，並在手術室內實現高效的可操作性。器材的精確定位和機器人系統的仔細校準對於整個手術過程中順暢、無故障的工作流程至關重要。

在手術過程中，外科醫生使用紅外線標記在機器人系統上繪製患者的解剖結構。這些標記使患者對於器材「可見」。然後，系統可以即時追蹤患者的解剖結構和位置，確保手術過程中的精確對準和引導。

由於患者的解剖結構已在螢幕上記錄並視覺化，外科醫生現在可以精確地規劃骨切除的策略。患者特徵的詳細視覺化使外科醫生能夠制定合適的手術方法。一旦計畫最終確定，機械手臂就會開始發揮作用。「首先，它在自動模式下工作並精確地接近患者。一旦到達指定區域，手術就進入協作階段。在這種模式下，外科醫生可以手動將「Robin」手持的切割導向器調整到目標平面，同時機械手臂保持極高的精度，並確保切割導向器在整個過程中保持精確定位。在骨切除的每個步驟中都會重複使用這種協作方法，以確保始終如一的精度，」Alesi 博士在描述醫生和醫療機器人之間的合作時說道。

完成所有必要的骨切除後，外科醫生將骨科植入物植入患者體內。在這一最後階段，外科醫生將在機器人系統的螢幕上密切監控腿部運動系統和整體效果。「這種全面的監控可確保植入物放置準確並達到預期的手術效果。只要外科醫生確認手術成功，就表示手術完成，患者將轉入術後護理，」Alesi 醫生說。

手術室中的搭檔

「Robin」已做好上市準備。目前正在按照醫療器材法規 (MDR) 進行認證，之後 Orthokey 打算在多個國家申請進一步的批准，例如：明年向美國食品藥品監督管理局 (FDA) 申請批准。「為了實現這一目標並不斷改進我們的系統，我們正在與全球多家參考中心合作。一直以來都獲得了積極的回饋。使用者對『Robin』的尺寸和重量以及手術流程的簡易性表示讚賞，」Simone Bignozzi 說。

對於開發人員來說，重要的是醫療機器人不會被視為外科醫生的競爭對手，而是被當作手術室中的助手。這對年輕外科醫生來說尤其有利，因為相較於傳統手術中的學習，他們可能進步更快。「『Robin』不會限制工作機會，而是會提高相關人員的技能。包括外科醫生在內的手術室工作人員將學習如何與附加器材進行無縫互動。外科醫生將從以患者為中心的手術中獲益，並可減少異常值，尤其是對手術次數較少的外科醫生而言。這將對手術室的設置產生影響，但這種影響微乎其微。更好地訓練住院醫師和研究員、更好地瞭解膝關節手術程式、收集更可靠的資料以及促進外科實踐的進一步發展，這些都是該系統的額外優勢，」Maria Pasquini 強調。

機器人膝關節手術提升到新水準

Domenico Alesi 博士還確信，「Robin」將把外科手術提升到一個新的水準。「該解決方案旨在短期內提高手術過程的精度，減少手術手勢的數量，降低不同外科醫生之間的差異性，從而獲得可重複且更精確的結果。所有這些都可能帶來更好的手術效果。從中期來看，這將使我們能夠進一步開發外科手術並發現最重要的影響因素，」這位外科醫生表示。